[发明专利]一种基于稀疏重构的LFMCW雷达目标恒虚警检测方法及设备

说明书

本发明提出了一种基于稀疏重构的LFMCW雷达目标恒虚警检测方法及设备，所述方法包括：在快时间域和慢时间域划分格点，基于二阶泰勒展开估计所有网格点的参数，根据参数估计结果建立接收信号观测模型y＝Gp+n，y为接收信号，为观测矩阵，L和K分别为线性调频连续波雷达信号的距离单元数和脉冲数，C和V分别为快时间域和慢时间域划分的格点数，n为高斯白噪声，p为格点对应目标的复振幅；基于接收信号观测模型，采用稀疏恢复的方法对目标p进行重构，得到重构结果将重构结果转换成距离多普勒矩阵进行恒虚警检测。本发明能够基于非线性重构结果实现恒虚警检测，提升目标检测性能。

技术领域

本发明涉及雷达信号处理领域，具体涉及一种LFMCW(Linear FrequencyModulation Continuous Wave，线性调频连续波)雷达目标恒虚警检测方法及设备。

背景技术

信号处理和目标检测是雷达的基本功能，在多目标雷达场景下，为了减小强目标旁瓣的影响，常规的雷达信号处理方法是先进行匹配滤波，提升目标信噪比后进行目标检测。实际应用中，通常使用加窗的方式来抑制副瓣，但数据窗带来的不匹配会导致性能损失。另一方面，由于目标并不一定位于FFT(fast Fourier transform，快速傅立叶变换)的格点上，存在骑跨损失。

基于稀疏恢复的信号处理方法能够缓解常规处理的弊端。稀疏恢复是基于接收信号的稀疏性，将目标的参数空间离散为网格点，可以在不加窗的情况下重构目标。在许多的应用中，信号稀疏的假设通常是成立的，因为目标的数量通常比分辨率单元的数量少得多。然而，由于目标通常是离网格的，网格失配的问题通常会导致性能降低和计算复杂度高等问题。同时，由于大部分稀疏恢复方法的重构结果的统计量与算法的设计之间的未知关系，无法设计CFAR(Constant False-Alarm Rate，恒虚警率)类检测器。

发明内容

发明目的：针对基于稀疏恢复的雷达信号处理方法在离网格下计算复杂度高、难以基于重构结果进行恒虚警检测的问题，本发明提供一种基于稀疏重构的LFMCW雷达目标恒虚警检测方法，可有效地提高目标检测性能。

本发明的另一目的是提供一种基于稀疏重构的LFMCW雷达目标恒虚警检测设备。

技术方案：第一方面，一种基于稀疏重构的LFMCW雷达目标恒虚警检测方法，包括以下步骤：

(1)在快时间域和慢时间域划分格点，基于二阶泰勒展开对所有格点对应目标的距离和多普勒参数进行估计，根据参数估计结果建立接收信号观测模型y＝Gp+n，y为接收信号，为观测矩阵，L和K分别为线性调频连续波雷达信号的距离单元数和脉冲数，C和V分别为快时间域和慢时间域划分的格点数，n为高斯白噪声，p为格点对应目标的复振幅；

(2)基于接收信号观测模型，采用稀疏恢复的方法对目标p进行重构，得到重构结果

(3)将重构结果转换成距离多普勒矩阵进行恒虚警检测。

进一步地，所述步骤(1)包括：

接收信号为去斜后信号，基于脉冲数、脉冲间隔和采样间隔在快时间域和慢时间域进行格点划分，建立目标参数的代价函数f(s)，对其导数进行二阶泰勒展开：

其中，s＝[r；f]表示距离和多普勒频移变量，s_θ＝[r_θ；f_θ]表示所有格点的距离和多普勒频移，表示为表示为和均为对角矩阵，表示为γ为的对角线元素组成的列向量，ζ为的对角线元素组成的列向量，和均为对角矩阵，ν为向量s-s_θ内对应元素求平方后生成的向量；